基于十字形的改进新型频率选择表面

通过对传统的十字单元进行改进,设计了两种新型单元的频率选择表面( FSS)。利用谱域分析法,从理论上分析了传统十字单元和新型单元FSS,研究了TE 波入射时角度变化和大角度入射下极化方式变化对中心频率的影响。仿真结果表明：在TE 波从 0°～60°以不同角度入射时,传统十字单元的中心频率漂移为420 MHz,两种新型单元中心频率的漂移量分别为180MHz 和210MHz, 减少了1/2 以上;在45°不同极化方式的波入射时,传统十字单元中心频率的漂移量为990MHz,两种新型单元的漂移量为150MHz 和120MHz,减少了2/3 以上。与传统十字单元相比,两种新型FSS 单元均能实现TE 波入射时的角度稳定性和大角度入射时的良好的极化稳定性,为FSS 在天线雷达领域中的应用提供了基础。     

具有角度稳定性的频率选择表面

利用十字图案与自身旋转45°叠加得到的图形为基本周期单元,设计了一种新型周期图案的频率选择表面(FSS)。利用模式匹配法对常用十字周期图案FSS和这种新型周期图案FSS进行了理论上的对比分析,同时进行了实验测试,测试与理论仿真基本一致,结果表明:两者都具有对不同偏振方式正入射波的稳定性,但是优化的新型周期图案FSS的大角度入射偏振稳定性及中心频率的角度稳定性都优于常用十字周期图案FSS,对于不同的投射角度,中心频率处的传输损耗接近为零。     

双层频率选择表面的优化设计

为了使双层缝隙型频率选择表面在大角度入射时具有更小的传输损耗,利用带通滤波器的原理为双层FSS建立传输线等效模型,确定了层间的最佳距离。介质的不同加载方式及不同的介电常数都会对双层FSS的频率响应有较大影响,同时,两层传输曲线的耦合方式会影响频率响应曲线中心的传输损耗。仿真结果表明,在层间距离一定的情况下,介质厚度越薄,介电常数越小,频率响应曲线中心的传输损耗也越小。同时,增大通带带宽可以改善双层FSS在大角度入射时的通带中心凹陷程度。     

含基底频率选择表面电介质匹配方式的研究

针对含基底的单屏频率选择表面(PSS)在电磁波倾斜入射时中心频点漂移过大,透过率下降迅速的问题,利用谱域分析方法对电介质层匹配方式作了详细的研究,提出了一种对称夹层的匹配方法.分析结果表明,对于大范围角度入射的电磁波,该方法能够在不改变原基底特性的情况下,优化FSS的传输特性.     

大角度稳定的双频双极化频率选择表面

设计了一种X波段透射,Ku波段反射,具有大角度入射和较好极化稳定性的Y单元六边形紧凑排列的频率选择表面（FSS)。实测结果表明,当TE和TM波在±80°内入射时,该频率选择表面在中心频率9.41GHz的5％带宽内透射损耗小于1dB,同时在中心频率14.5GHz的5％带宽内反射率约大于90％。FSS在通带和反射都有着良好的角度稳定性和极化稳定性,对于分频复用的反射面天线和曲面流线型隐身雷达罩有很好的应用价值。     

双层方环形缝隙FSS的机械调谐特性

研究了双层方环形缝隙频率选择表面(FSS)在正入射和TE、TM波45°斜入射情况下借机械平移调谐频率的特性,结果表明:该频率选择表面具有较好极化和入射角度适应性;按2.40 GHz频率设计的实际可调范围达1.90～3.20 GHz,实现了54.17%的相对频移;调谐方法简便易行,可调规律性较好;成本低廉,有着广泛的应用前景.     

方环可调频率选择表面吸收体

讨论了带金属导电背板的可调频率选择表面(FSS)吸收体,这种FSS吸收体的阻抗层是无损耗的,集总器件被对称加载到FSS周期单元上.FSS周期单元的谐振频率在特定的频带内会随着集总器件电阻值的改变而发生平移,反射损耗低于-20dB的可调带宽可以覆盖6～12GHz,而且该吸收体的反射、传输特性基本不受入射波入射角度的影响.人射波经过FSS吸收体后基本被消除,而且吸收体的厚度要比传统FSS吸收体薄得多.     

具有宽频特性带通频率选择表面的设计

基于高阶特性的频率选择表面（FSS）有更好的带宽展宽性,提出了利用高阶带通FSS的方法 来 设计具有宽频特性的带通FSS。设计了一种基于圆结构具有五层结构的FSS,利用仿真软件对 FSS单元进行计算和分析。分析结果表明：此五层结构的FSS具有三阶单通带性能,其绝对 带宽达到6.07 GHz,相对带宽达到72%,通带平稳光滑,通带内插损小,对不同角 度、 不同极化方式入射的电磁波保持很好稳定性。此FSS具有很稳定的宽频特性,从而验证了此 宽频带通FSS设计方法的可行性。     

基于电容加载的圆环缝隙频率选择表面研究

 介绍了一种新型小型化频率选择表面（FSS）,在圆环缝隙周期单元表面加载电容以缩小FSS尺寸,并引入法拉第笼结构以消除单元间的干扰. 对这种加载FSS进行了数值仿真和分析,提出了一种适用于1~4GHz频段的电容加载FSS谐振频率经验计算式,并在此基础上设计研制了谐振频率为2.45GHz的加载FSS,其物理尺寸仅为传统FSS的百分之三十四,仿真和实测结果表明该FSS具有谐振频率稳定、对入射波入射角不敏感、对TE、TM极化一致性好等优点.     

类电磁诱导透明效应的入射不敏感频率选择表面研究

基于微波频段内的类电磁诱导透明效应(Mimic Electromagnetic Induced Transparency,MEIT),设计了一种对入射电磁波不敏感的频率选择表面(Frequency Selective Surface,FSS)。对频率选择表面在不同入射角度(0°~80°)以及不同极化方式(TE、TM)下的透射、反射特性进行数值仿真;同时通过仿真频率选择表面的表面电流分布以及能流分布,分析了频率选择表面中类电磁诱导透明效应产生的物理机制。结果表明,类电磁诱导透明效应的非相干特性,使得设计的频率选择表面在所需频段内表现出极强的入射稳定性,对入射电磁波的入射角度以及极化方式均不敏感,在雷达天线罩领域具有潜在的应用价值。     

FSS对TE极化波传输特性的实验研究

通过实验测试,从单元的尺寸、形状、介质加载以及各参数对入射角的敏感性等方面,初步探讨了频率选择表面(Frequency Selective Surfaces,简称FSS)对TE波的传输特性.结果表明,FSS的谐振频率主要由单元的尺寸和形状确定;介质加载使得FSS平板的谐振频率降低;加载不同厚度的介质对FSS的透波率和谐振频率影响不同;对称加载介质能提高FSS的传输特性对入射角的稳定性.     

一种Ku频段弯折结构小型化频率选择表面

针对当前微波系统对小型化频率选择表面的需求,提出了一种基于弯折结构的小型化频率选择表面,通过将三极子和末端圆弧组合的方式实现尺寸的缩减。对设计的结构进行了仿真设计与加工测试,实验结果表明,其谐振频率为13.06 GHz,呈现带通特性,单元尺寸为谐振波长的0.16倍,-10 dB带宽为0.159 GHz,并且具有良好的入射角度稳定性。所采用的这种弯折单元结构的设计方法可以在其他小型化频率选择表面结构中应用。     

频率选择表面的等效电路设计方法综述

本文回顾了频率选择表面(FSS)等效电路的理论发展,分析了将其应用于提高FSS设计效率的必要条件,重点介绍了利用具有准集总电感和准集总电容效应的元件,依据等效电路设计实现一系列高性能带通、带阻、单频和多频FSS 的方法。理论和实测结果表明:这类FSS普遍具有极小的尺寸,良好的入射角和极化稳定性,而且谐振频率、带宽和极化特性独立可控;同时,单元结构参数和等效电路参数之间的解析关系式为FSS的快速优化提供了条件,从而为FSS 设计提供了从构建到优化的高效解决途径。     

A Frequency Selective Surface With Miniaturized Elements

We demonstrate a new class of bandpass frequency selective surface (FSS), the building block of which, unlike the traditional FSSs, makes use of resonant dipole and slot structures that have dimensions much smaller than the operating wavelength. This design allows localization of bandpass characteristics to within a small area on the surface which in turn facilitates flexible spatial filtering for an arbitrary wave phasefront. The proposed FSS is made up of periodic array of metallic patches separated by thin air-gaps backed by a wire mesh having the same periodicity (Ltlambda). The array of metallic patches constitute a capacitive surface and the wire mesh a coupled inductive surface, which together act as a resonant structure in the path of an incident plane wave. Like traditional FSSs, the capacitive and inductive surfaces of the proposed FSS can easily be fabricated using printed circuit technology on both sides of microwave substrates. It is shown that by cascading such bandpass surfaces in a proper fashion, any arbitrary multipole filter or non-commensurate multiband response can be obtained. The frequency response of the proposed miniaturized-element frequency selective surface (MEFSS) is demonstrated for various incident angles and it is shown that one-pole designs are less sensitive than two-pole designs to the angle of incidence. Dual band designs are also possible based on two-pole designs, but are more sensitive to incident angle than single band designs because of their larger (in terms of wavelengths) spacing. Prototypes of single-pole and dual-pole MEFSSs are fabricated and tested in a waveguide environment at X-band frequencies and excellent agreements between the measured and simulated results are demonstrated     

一种改进型的Y 环双频带通FSS

针对传统的Y环分形双频FSS容易出现栅瓣的缺点,设计了一种改进型的Y环双频带通FSS。仿真分析了该FSS对不同入射角度以及不同极化方式入射波的频率响应特性;考虑到该结构具有若干几何参数,仿真并分析了各几何参数对FSS频率响应特性的影响。仿真结果表明该结构可实现Ku波段Ka波段双频工作,可有效消除栅瓣,并且具有较好的稳定性。在航空航天领域以及多频段卫星通讯领域有很大的工程实用价值。     

三维介质频率选择表面结构的多模网络分析

该文采用多模网络与严格模匹配相结合的方法分析了介质周期结构在电磁波斜入射情况下的散射特性。定量地分析了这种三维频率选择表面结构的频率选择特性随入射波的频率、入射角度、周期层和均匀层的厚度与介电常数等结构参数的变化关系,从而为三维介质频率选择表面的设计和应用提供了依据。     

频选雷达罩电性能的基本问题及解决方法

频率选择表面(FSS)雷达罩技术是新一代战机实现隐身的重要途径。基于目前国内外FSS研究和实践的结果,从FSS的基本要素出发,对FSS雷达罩电性能设计涉及的谐振频率、带宽、栅瓣等基本问题进行了分析、研究、梳理和归结,针对雷达罩入射角和入射波极化变化的情况,对FSS如何增加频带宽度、实现谐振频率与带宽的稳定性、避免栅瓣对RCS的影响等提出了应对办法,指出FSS单元选择、设计小尺寸单元并将它们紧凑排列以及正确地进行介质加载是获取优良电性能的关键。     

频率选择表面结构吸波体的电磁特性研究

采用时域有限差分法(FDTD)计算了蝶形和方环形FSS单元图形的反射与传输特性以及反射信号与入射信号的相位关系,并对计算结果进行了分析.结果表明电磁波的干涉相消是FSS吸波体吸波的主要原因,并且当反射电磁波满足2nπ的相位关系时才能达到最佳吸波效果;FSS吸波体的中心频率随介质层厚度的增加而下降;介质层厚度为5 mm时...     

介质加载对频率选择表面传输特性影响的实验研究

通过实验测试,从介质厚度、加载方式以及各参数对入射角的敏感性等方面,初步探讨了介质加载对频率选择表面(Frequency selective surfaces,简称FSS)传输特性的影响．结果表明,介质加载使FSS的谐振频率降低;加载不同厚度的介质对FSS的透波率和谐振频率影响不同;对称加载介质能提高FSS传输特性对入射角的稳定性．